Von Reiner Klingholz

Nichts hat Biologen und Chemiker in den vergangenen Jahrzehnten mehr in den Bann gezogen als die Substanzen, die das Leben in einer jeden Zelle ausmachen: Ohne die riesigen Makromoleküle der Proteine (Eiweißkörper) und der Nukleinsäuren (die Träger der Erbinformation), kann kein Organismus existieren. Die Nukleinsäuren sind gleichsam die Software, das Programm des Organismus, die Proteine aber die Hardware, das Baumaterial des Körpers.

Und nichts fasziniert die Wissenschaftler mehr, als den Aufbau dieser Substanzen zu verstehen und die Bausteine des Lebens selbst im Labor nachzubauen. Doch die Synthese dieser Moleküle, von der Natur scheinbar mühelos und mit höchster Präzision vorgeführt, blieb den Forschern lange Zeit verwehrt.

1962 beschrieb dann der amerikanische Chemiker Robert Bruce Merrifield vom damaligen Rockefeller Institute in New York ein einfaches und geniales Verfahren zur Herstellung von Proteinen. Für dieses Verfahren, das inzwischen bis weit über die einstige Anwendung Bedeutung erlangt hat, verlieh die schwedische Akademie der Wissenschaften dem heute 63jährigen gebürtigen Texaner aus Fort Worth in der vergangenen Woche den Chemie-Nobelpreis. Damit ging die mit 577 000 Mark dotierte Auszeichnung bereits zum wiederholten Male an einen Protein-Chemiker der Rockefeller-Universität.

Zwar war es schon vor 1962 möglich gewesen, aus den Grundbausteinen der Eiweiße – den Aminosäuren – kleinere Proteinfragmente, sogenannte Peptide, herzustellen. Die Verfahren waren jedoch extrem zeit- und arbeitsaufwendig. Erst Merrifields "Methodik der chemischen Synthese an einer festen Matrix" erleichterte die Herstellung von Proteinen derart, daß Merrifield bald ein automatisches Eiweiß-Synthesegerät vorstellen konnte.

Proteine sind – zumindest bei höheren Tieren – die häufigsten Bausteine der lebenden Substanz. Die langen, fadenförmigen Moleküle können sich entsprechend ihren Aufgaben zu komplizierten, aber genau definierten Strukturen auffalten. Als Gerüstsubstanzen stabilisieren sie die Wände von Zellen, halten als Binde- und Muskelgewebe den ganzen Körper zusammen oder bilden als Hämoglobin den lebenswichtigen Blutfarbstoff. Als Enzyme beschleunigen die Proteine die chemischen Reaktionen in der Zelle und sorgen dafür, daß die richtige Reaktion zum rechten Zeitpunkt und im gewünschten Umfang abläuft.

Wenn Chemiker Proteine künstlich herstellen wollen, müssen sie, vereinfacht gesagt, nur eine Aminosäure über eine "Peptid-Bindung" an die nächste hängen – so lange, bis eine Kette aus beispielsweise hundert Einzelfragmenten erreicht ist. Doch die Probleme häufen sich schon beim ersten Reaktionsschritt.